新步步高2014-2015学年高二物理人教版选修3-3课件：8.3 理想气体的状态方程 课件

第八章气体8.3理想气体的状态方程1.了解理想气体的模型，并知道实际气体看成理想气体的条件.2.掌握理想气体状态方程，知道理想气体状态方程的推导过程.3.能利用理想气体状态方程分析解决实际问题．学习目标定位知识储备区一、任何任何新知呈现2．p1V1T1＝p2V2T2pVT二、1．乘积比值学习探究区一、理想气体二、理想气体的状态方程一、理想气体玻意耳定律、查理定律、盖—吕萨克定律等气体实验定律都是在压强不太大(相对大气压强)、温度不太低(相对室温)的条件下总结出来的．那么当压强很大、温度很低时，气体还遵守该实验定律吗？问题设计返回一、理想气体返回答案在高压、低温状态下，气体状态发生改变时，将不会严格遵守气体实验定律了．因为在高压、低温状态下，气体的状态可能已接近或达到液态，故气体实验定律将不再适用．一、理想气体返回要点提炼1．理想气体是一种模型，是对实际气体的科学抽象．2．理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，故无的变化，一定质量的理想气体内能的变化只与有关．理想化分子势能温度一、理想气体返回3．实际气体，特别是那些不容易液化的气体，如氢气、氧气、氮气、氦气等，在压强(不超过大气压强的几倍)、温度(不低于零下几十摄氏度)时，才可以近似地视为理想气体．不太低不太大二、理想气体的状态方程如图1所示，一定质量的某种理想气体从状态A到B经历了一个等温过程，又从状态B到C经历了一个等容过程，请推导状态A的三个参量pA、VA、TA和状态C的三个参量pC、VC、TC之间的关系．问题设计返回图1二、理想气体的状态方程返回答案从A→B为等温变化过程，根据玻意耳定律可得pAVA＝pBVB①从B→C为等容变化过程，根据由题意可知：TA＝TB③VB＝VC④查理定律可得pBTB＝pCTC②联立①②③④可得pAVATA＝pCVCTC.二、理想气体的状态方程返回1．理想气体的状态方程一定质量的某种理想气体，由初状态(p1、V1、T1)变化到末状态(p2、V2、T2)时，各量满足：要点提炼p1V1T1＝p2V2T2.二、理想气体的状态方程返回2．气体的三个实验定律是理想气体状态方程的特例(1)当T1＝T2时(玻意耳定律)(2)当V1＝V2时(查理定律)(3)当p1＝p2时(盖—吕萨克定律)p1V1＝p2V2p1T1＝p2T2V1T1＝V2T2二、理想气体的状态方程返回3．应用理想气体状态方程解题的一般思路(1)确定研究对象(某一部分气体)，明确气体所处系统的力学状态(是否具有加速度)．(2)弄清气体状态的变化过程．(3)确定气体的初、末状态及其状态参量，并注意单位的统一．(4)根据题意，选用适当的气体状态方程求解．(5)分析讨论所得结果的合理性及其物理意义．【例1】一定质量的理想气体，处于某一状态，经过下列哪个过程后可能会回到原来的温度()A．先保持压强不变而使它的体积膨胀，接着保持体积不变而减小压强B．先保持压强不变而使它的体积减小，接着保持体积不变而减小压强一、理想气体状态方程的基本应用典例精析返回C．先保持体积不变而增大压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀D．先保持体积不变而减小压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀一、理想气体状态方程的基本应用典例精析返回解析本题应用理想气体状态方程＝C即可以判断，也可以利用图象法解答．一、理想气体状态方程的基本应用典例精析返回pVT方法一：定性分析法．选项A，先p不变V增大，则T升高；再V不变p减小，则T降低，可能实现回到初始温度．选项B，先p不变V减小，则T降低；再V不变p减小，则T又降低，不可能实现回到初始温度．选项C，先V不变p增大，则T升高；再p不变V增大，则T又升高，不可能实现回到初始温度．选项D，先V不变p减小，则T降低；再p不变V增大，则T升高，可能实现回到初始温度．综上所述，正确选项为A、D.一、理想气体状态方程的基本应用典例精析返回方法二：图象法．由于此题要求经过一系列状态变化后回到初始温度，所以先在p－V坐标系中画出等温变化图线，然后在图线上任选中间一点代表初始状态，根据各个选项中的过程画出图线，如图所示．从图线的变化趋势来看，有可能与原来的等温线相交说明经过变化后可能回到原来的温度．选项A、D正确．一、理想气体状态方程的基本应用典例精析返回答案AD【例2】内燃机汽缸里的混合气体(可看成理想气体)，在吸气冲程结束瞬间，温度为50℃，压强为1.0×105Pa，体积为0.93L．在压缩冲程中，把气体的体积压缩为0.155L时，气体的压强增大到1.2×106Pa.这时混合气体的温度升高到多少摄氏度？一、理想气体状态方程的基本应用典例精析返回解析找出汽缸内混合气体初、末状态的状态参量，运用理想气体状态方程即可求解．混合气体初状态的状态参量为p1＝1.0×105Pa，V1＝0.93L，T1＝(50＋273)K＝323K.混合气体末状态的状态参量为p2＝1.2×106Pa，V2＝0.155L，T2为未知量．一、理想气体状态方程的基本应用典例精析返回由p1V1T1＝p2V2T2可求得T2＝p2V2p1V1T1.一、理想气体状态方程的基本应用典例精析返回将已知量代入上式，得T2＝1.2×106×0.1551.0×105×0.93×323K＝646K.所以此时混合气体的温度t＝(646－273)℃＝373℃.答案373℃二、理想气体状态方程的综合应用典例精析返回【例3】如图2甲所示，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸水平放置，横截面积为S＝2×10－3m2、质量为m＝4kg、厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一部分理想气体，此时活塞与汽缸底部之间的距离为24cm，在活塞的右侧12cm处有一对与汽缸固定连接的卡环，气体的温度为300K，大气压强p0＝1.0×105Pa.现将汽缸竖直放置，如图乙所示，取g＝10m/s2.图2二、理想气体状态方程的综合应用典例精析返回求：(1)活塞与汽缸底部之间的距离；解析p1＝p0＝1×105PaT1＝300K，V1＝24cm×Sp2＝p0＋＝1.2×105PaT1＝T2，V2＝HS由p1V1＝p2V2解得H＝20cm.答案20cmmgS二、理想气体状态方程的综合应用典例精析返回(2)加热到675K时封闭气体的压强．解析假设活塞能到达卡环处，则T3＝675K，V3＝36cm×S由＝得p3＝1.5×105Pap2＝1.2×105Pa所以活塞到达卡环处，气体压强为1.5×105Pa.答案1.5×105Pap2V2T2＝p3V3T3自我检测区12课堂要点小结1．(理想气体状态方程的基本应用)一定质量的理想气体，在某一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p1、V1、T1，在另一平衡状态下的压强、体积和温度分别为p2、V2、T2，下列关系正确的是()12A．p1＝p2，V1＝2V2，T1＝T2B．p1＝p2，V1＝V2，T1＝2T2C．p1＝2p2，V1＝2V2，T1＝2T2D．p1＝2p2，V1＝V2，T1＝2T21212解析由理想气体状态方程p1V1T1＝p2V2T2可判断，只有D项正确．答案D122．(理想气体状态方程的基本应用)钢筒内装有3kg气体，温度是－23℃，压强为4atm，如果用掉1kg后温度升高到27℃，求筒内气体压强．12解析将筒内气体看做理想气体，以2kg气体为研究对象，设钢筒的容积为V，初状态：p1＝4atm，V1＝2V/3，T1＝250K，末状态：V2＝V，T2＝300K，答案3.2atm由理想气体状态方程得：p1V1T1＝p2V2T2，筒内压强：p2＝p1V1T2V2T1＝4×23×300250atm＝3.2atm.12课堂要点小结理想气体的状态方程理想气体定义：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体理解是理想化模型，是对实际气体的科学抽象实际气体在压强不太大、温度不太低的情况下可近似地当成理想气体处理分子间不存在相互作用力，分子势能不变理想气体状态方程适用条件：一定质量的理想气体p1V1T1＝p2V2T2或pVT=C公式：